一种有黄磷电炉尾气加热水的工艺及设备制造技术

一种用黄磷电炉尾气加热水的工艺及设备，与电炉法生产黄磷副产尾气的利用有关，目的在于提供一种能节约黄磷生产能源、又能安全稳定地利用尾气加热水的工艺及设备。本发明专利技术将低温漂洗水和高温保温水同时用专用热水锅炉分别加热，然后分别送往所需的工艺过程，两种热水自成系统。本发明专利技术中的专用热水锅炉是开放式双夹套的热水锅炉，由火头、内外夹套、集气室、烟囱构成。本发明专利技术的工艺和设备用于黄磷企业，可节约能耗，降低成本，改善环境。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术与黄磷的制备有关，具体而言，与电炉法生产黄磷所副产的尾气利用有关。众所周知，电炉法生产黄磷是将磷矿石、硅石和焦炭按配料比混合，在电炉内加热至高温，使磷矿石被碳还原为元素磷的过程。焦炭在此过程中生成一氧化碳，成为尾气的主要成份。据分析，黄磷电炉尾气中一氧化碳约占90%，每吨黄磷副产尾气约2500～3000Nm3(标准立方米)，其热值约为10～11.5MJ/Nm3。这些尾气既可用作化工原料，又是一种优质燃料。近年来，随着制磷工业的发展，黄磷尾气的利用已成为各生产厂家的重要课题，有了一些综合利用的途径。例如，少部份厂家用此尾气生产草酸、甲酸;又如部份企业用于干燥矿石和焦炭，或用于粉矿的烧结;再如部份企业用尾气作燃料来加热工艺用热水，即用作封闭式热水锅炉燃料。但上述利用方法各有其缺点，致使效果均不理想，故迄今为止，大部份电炉黄磷企业仍采用在烟囱顶部点燃尾气，燃烧后放空。一方面，尾气点燃放空，而另一方面，为满足工艺过程中精制、漂洗、包装以及某些设备保温的需要，许多企业又必须根据生产规模的不同配置不同吨位的蒸汽锅炉。各企业每吨黄磷耗蒸汽约5～8吨，折标煤500～700kg/t磷。因此，如何解决这一矛盾，降低黄磷生产能耗成为亟待研究的问题，近来有厂家使用了封闭式热水废热锅炉，利用尾气作燃料在锅炉蛇形盘管间加热管内的水，但这种热水锅炉有三个致命性的缺点①尾气在封闭炉内燃烧，经常爆鸣甚至爆炸，不安全;②设备因爆炸受损后检修很麻烦，难于修复;③尾气中带入的尘渣会沉积在管上，降低传热效果。正因为如此，曾设有这种封闭式热水锅炉的厂家不是开后又停，就是弃置不用。本专利技术的目的，就在于提供一种能满足黄磷生产中各工艺设备所需热水，又能克服上述缺点，安全、稳定地用电炉尾气加热水的工艺及设备。为达此目的，专利技术人经研究，根据漂洗所需热水温度比保温所需热水温度低的特点，设计了一套适用的工艺即将该两种热水用专门设计的热水锅炉分别进行加热，然后分别送至所需的工艺过程中去使用。其中，漂洗热水经热水锅炉加热后一部份送去精制，另一部份用于成品包装;保温热水经热水锅炉加热后分别送往受磷槽、精制锅和沉降槽等设备。为调节温度和补充水量维持系统循环，漂洗水从漂洗热水槽加入补充水，保温水则由保温热水槽加入补充水，补充水均为工业软水。为促使水的循环、提高热效率，漂洗热水槽与热水锅炉间设置有一台漂洗水泵;而保温热水槽与热水锅炉间也设置有一台保温水泵。实现本工艺的关键设备是专门设计的热水锅炉，它是开放式的热水锅炉，与封闭式热水锅炉结构完全不同。它由尾气中一氧化碳燃烧的环状火头、内外两个环形加热夹套、一个集气室及放空烟囱构成。环状火头位于锅炉底部，一氧化碳在火头环间燃烧，在空气中氧化成二氧化碳，燃烧时的火焰在中心管与内夹套内壁，以及在内外夹套的环间与内夹套外壁、外夹套内壁进行热交换，使夹套内的水受热升温，成为合符工艺要求的热水。燃烧后的废气经锥形集气室集中后通过烟囱排入大气。内、外夹套的水各成一个系统，分别从夹套底部进入，受热后从夹套顶部排出;其流动力除依靠自身温差而形成循环外，也可外加泵的推动力。通常采用炉前泵为宜。为调节燃烧用气量并防止“回火”现象，通常在火头前面加一个辅助设备-尾气水封，可利用水位高低调节用气量。为防止火头火焰被自然风吹灭，内夹套的中心管比内夹套要长出一小段以确保烟囱形成较强的抽力。内、外夹套均衬有加强筋以提高设备抗变形的强度。火头下装置有两对小轮，供推出点火时用。采用本专利技术的工艺，可充分利用尾气这一能源，从而做到黄磷生产用废热锅炉代替原有的燃料(煤、油、天然气等)锅炉，从而减少了能耗，提高了经济效益。以一个年产1600吨黄磷的企业为例，每年可节约用煤800吨、锅炉用电120000kWh，同时节省了锅炉的检修、工人工资、排污等费用。与此同时，每年还减少了原有锅炉的废水、废气、废渣的污染，有利于改善环境状况。本专利技术工艺中的专用热水锅炉，由于采用了开放式，避免了一氧化碳气体与空气混合后爆炸的危险，操作安全、简便;热水锅炉采用双夹套直立方式，尘、渣不会沉积于壁上，很容易清除;该炉制作简单、容易，检修也很方便，火力分布均匀，燃烧完全。使用本专利技术的工艺和设备，可以充分满足黄磷生产需要(尾气还有盈余)，可以大大降低黄磷能耗与成本，安全稳定地供应工艺所需热水。对于新建的黄磷厂，还可省去锅炉房投资。附附图说明图1为本专利技术的尾气加热水的工艺流程示意图，其中1为热水锅炉，炉底为水头;2为漂洗热水槽;3为保温热水槽;4为包装热水槽;5为受磷槽;6为精制锅;7为斜板沉降槽;8为漂洗水泵;9为保温水泵;10为尾气水封。附图2为专门设计的热水锅炉，其中1为火头;2为外夹套;3为内夹套;4为集气室;5为烟囱;6为夹套内的加强筋。附图3为热水锅炉火头结构示意图，其中1为进气管，2为气体分布器，3为环状火口，4为中心管，5为可推动进出的小轮。附图4为夹套断面示意图。其中1为外夹套，2为内夹套，3为中心管。实施例贵州省镇远黄磷厂一台3500kVA黄磷电炉，其尾气经过一个安全水封后进入一台专门设计的开放式双夹套热水锅炉，在火头燃烧加热夹套内的水之后，成为废气，经集气室和烟囱排放到大气中。外夹套加热的为漂洗水，经漂洗热水槽后分别进入精制锅和包装热水槽用于精制和包装成品出厂。补充水由漂洗热水槽加入，通过漂洗水泵进入热水锅炉外夹套，维持该系统的水循环。内夹套受热面积大些，加热的水用作保温水，分别用于受磷槽、3台精制锅、斜板沉降槽等保温，之后汇入保温热水槽，再通过保温水泵回到热水锅炉内夹套，形成又一个循环系统。该系统补充水由保温热水槽加入。(如附图1所示)该厂专门设计的热水锅炉是根据用气量、需要的热水量及热水温度，计算了传热面积之后设计的。其火头为可移动式，便于点火，火头为环状(附图3)，大小为φ800×500;外夹套外径为φ1600，内径为φ1400，高为3300，水由底部进入、上部出去，下端有一排污小阀门;内夹套外径为φ1200，高3000，内径(即中心管)为φ530，高3200，水从底部进入顶部出去;炉顶为一锥形集气室，下端φ1400，上端φ500，高700;烟囱直径φ500，适当高度。根据该厂实践，黄磷生产已完全不用原有的锅炉供汽，使用尾气燃烧满足生产所需热水，尾气量尚有余。按每年生产黄磷1600吨计，可节省资金18.3万元。该厂热水锅炉全部投资不到2万元，已从节省资金中收回。权利要求1.一种用黄磷电炉尾气在废热锅炉中燃烧加热水的工艺，本专利技术的特征在于将漂洗用的低温热水和保温用的高温热水同时用专门设计的热水锅炉分别进行加热，然后分别送至所需的工艺过程，两种热水自成系统。其中，漂洗热水一部分送去精制，另一部份用于成品包装；保温热水则分别送往受磷槽、精制锅和沉降槽等设备。2.按照权利要求1所述的工艺，其特征在于漂洗水从漂洗热水槽加入补充水，而保温水则从保温热水槽加入补充水，补充水均为工业软水。3.按照权利要求1所述的工艺，其特征在于漂洗热水槽与热水锅炉间设置有漂洗水泵，而保温热水槽与热水锅炉间也设置有保温水泵。4.一种在权利要求1所述的工艺中的专用设备，其特征在于它是一台开放式的热水锅炉，由环状火头、内外夹套、集气室和烟囱构成。5.按照权利要求4所述的专用设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用黄磷电炉尾气在废热锅炉中燃烧加热水的工艺，本专利技术的特征在于将漂洗用的低温热水和保温用的高温热水同时用专门设计的热水锅炉分别进行加热，然后分别送至所需的工艺过程，两种热水自成系统。其中，漂洗热水一部分送去精制，另一部份用于成品包装；保温热水则分别送往受磷槽、精制锅和沉降槽等设备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：周开勋，
申请(专利权)人：贵州省镇远黄磷厂，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]